Tehisintellekt: ajutalitluse simuleerimiseks mõeldud kiip
Viimati vaadatud: 18.05.2024
Kõik iLive'i sisu vaadatakse meditsiiniliselt läbi või seda kontrollitakse, et tagada võimalikult suur faktiline täpsus.
Meil on ranged allhanke juhised ja link ainult mainekate meediakanalite, akadeemiliste teadusasutuste ja võimaluse korral meditsiiniliselt vastastikuste eksperthinnangutega. Pange tähele, et sulgudes ([1], [2] jne) olevad numbrid on nende uuringute linkideks.
Kui tunnete, et mõni meie sisu on ebatäpne, aegunud või muul viisil küsitav, valige see ja vajutage Ctrl + Enter.
Paljude aastakümnete vältel on teadlased unistanud luua arvutisüsteemi, mis võiks paljundada inimese aju andeid, et uurida uusi väljakutseid.
Massachusettsi Tehnoloogiainstituudi teadlased on nüüdseks saavutanud selle eesmärgi saavutamiseks olulise sammuna, töötades välja arvutitekira, mis jäljendab aju neuronite kohandamise mehhanismi vastuseks uuele teabele. Sellist nähtust, mida nimetatakse plastiksiks, usuvad teadlased paljudest ajufunktsioonidest, sealhulgas õppimisest ja mälust.
Umbes 400 transistorit ja räniplaati saab simuleerida ühe aju sünapsi - kahe neuroni vahelise seose - aktiivsust, mis hõlbustab teabe edastamist ühest neuronist teise. Teadlased eeldavad, et see kiip aitab neuroteadlastel õppida palju rohkem aju töödest ning seda saab kasutada ka neuroproteeside, näiteks kunstliku võrkkesta arendamiseks, ütleb projektijuht Chi-Sang-poon.
Sünapsi simulatsioon
Ajus on umbes 100 miljardit neuronit, millest igaüks moodustab sünapsi suure hulga teiste neuronitega. Synapse - lõhe kahe neuroni (presünaptilised ja postsünaptilised neuronid) vahel. Presünaptiline neuron sekreteerib selliseid neurotransmittereid nagu glutamaat ja GABA, mis seonduvad raku postsünaptilise membraaniga, retseptoritega, aktiveerides ioonkanaleid. Nende kanalite avamine ja sulgemine viib raku elektripotentsiaali muutumiseni. Kui potentsiaal muutub dramaatiliselt, käivitab raku elektriline impulss, mida nimetatakse tegevuspotentsiaaliks.
Kogu sünaptiline aktiivsus sõltub ioonkanalitest, mis reguleerivad laetud ioonide voogu nagu naatrium, kaalium ja kaltsium. Need kanalid on ka võtmetähtsusega kahes protsessis, mida nimetatakse pikaajaliseks võimenduseks (LTP) ja pikaajaliseks depressiooniks (LLC), mis sünapsi vastavalt tugevdavad ja nõrgendavad.
Teadlased on välja töötanud oma arvuti kiibi, nii et transistorid võivad jäljendada erinevate ioonkanalite tegevust. Kuigi enamik kiipe töötavad binaarrežiimis - "sisse / välja" - elektrilised voolud uue kiibi voolu kaudu transistorid analoogrežiimis. Elektripotentsiaali gradient põhjustab voolu transistoride kaudu voolamist samal viisil, kui ioonid läbivad raku ioonikanaleid.
"Me võime reguleerida konkreetse ioonkanali jaoks kontsentratsiooni ahela parameetreid," ütleb Poon. "Nüüd on meil võimalus haarata kõik ioonprotsessid, mis juhtuvad neuronis."
Uus kiip on "olulisi edusamme jõupingutusi uuringu bioloogiliste neuronite ja sünaptilist plastilisust CMOS [täiendavad metalloksiid--pooljuht] kiip," ütleb Dean Buonomano, neurobiologian professor University of California Los Angeles, lisades, et "tase bioloogilise realism , on muljetavaldav.
Teadlased kavatsevad oma kiipi kasutada spetsiifiliste närvifunktsioonide, näiteks visuaalse töötlemise süsteemide modelleerimiseks süsteemide loomiseks. Sellised süsteemid võivad olla palju kiiremad kui digitaalarvutid. Isegi kõrgjõudlusega arvutisüsteemides on lihtsate ajaringade simuleerimiseks vajalikud tundid või päevad. Analoog-kiip-süsteemiga on simulatsioon kiirem kui bioloogilistes süsteemides.
Teine nende kiibide potentsiaalne rakendamine, koostoime kohandamine bioloogiliste süsteemidega, nagu kunstine võrkkesta ja aju. Punane ütleb, et tulevikus võivad need kiibid kujuneda kunstlike luurevahendite standardplokkideks.
